RU2770460C1

RU2770460C1 - End coupling

Info

Publication number: RU2770460C1
Application number: RU2021127385A
Authority: RU
Inventors: Александр Зиновьевич Славинский; Константин Георгиевич Сипилкин; Павел Викторович Кирюхин; Светлана Евгеньевна Крючкова; Юрий Викторович Никитин; Михаил Игоревич Сухарев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Масса"
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2021-09-17
Publication date: 2022-04-18

Abstract

FIELD: electric power industry.

SUBSTANCE: invention relates to the field of electric power industry and can be used in high-voltage cable terminations designed to supply a cable line to electrical installations. The end sleeve contains a central pipe, a core with a conical groove mounted on the central pipe, ribs on the core, a stress cone and a spring assembly for fixing the stress cone in the conical groove. It also contains plates and at least one measuring lead, moreover, the plates are made in the form of layers in the core, and at least one measuring lead is connected to at least one plate.

EFFECT: possibility of operation at any angle of installation without changing the properties of the structure, the possibility of monitoring the state of the core material.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть применено в высоковольтных концевых кабельных муфтах, предназначенных для подвода кабельной линии к электрическим установкам от воздушных линий электропередач.The invention relates to the field of electric power industry and can be used in high-voltage cable terminations designed to supply a cable line to electrical installations from overhead power lines.

В настоящее время известны и широко применяются концевые муфты, которые имеют в своей конструкции полый изолятор, сквозь который проходит высоковольтный кабель, на который в определенном месте установлен силиконовый стресс-конус. Однако у таких муфт имеются недостатки, а именно наличие жидкого наполнителя внутри полого изолятора, что может привести к утечке или возгоранию, или аварии, а также сложность монтажа, ограниченные возможности регулирования электрического поля ввиду небольших размеров стресс-конуса, отсутствие возможности использования концевых муфт в горизонтальном положении и общая низкая надежность подобных конструкций.At present, terminations are known and widely used, which have a hollow insulator in their design, through which a high-voltage cable passes, on which a silicone stress cone is installed in a certain place. However, such couplings have disadvantages, namely, the presence of a liquid filler inside the hollow insulator, which can lead to leakage or fire, or an accident, as well as the complexity of installation, limited possibilities for regulating the electric field due to the small size of the stress cone, the inability to use end couplings in horizontal position and the overall low reliability of such structures.

Из патента РФ RU150154 «Концевая кабельная муфта» (опубл. 10.02.2015) известна концевая кабельная муфта, содержащая полый оребреный композитный изолятор, заполненный электроизоляционной массой и снабженный верхним и нижним металлическими фланцами, соединительный наконечник, установленный на верхнем металлическом фланце, и плиту основания, на которой закреплен нижний фланец. Верхний металлический фланец выполнен куполообразным со скругленным переходом от дна купола к его тулье. На верхнем и нижнем фланцах закреплены экранирующие кольца. Верхнее экранирующее кольцо не выходит за пределы ребер композитного изолятора, а нижнее экранирующее кольцо выступает за пределы плиты основания. При этом муфта имеет нижний фланец, который закреплен на плите основания с помощью болтов, под которые в плите основания выполнены резьбовые отверстия. Также у муфты экранирующие кольца выполнены трубчатыми и разомкнутыми. From the patent of the Russian Federation RU150154 "Cable termination" (publ. 10.02.2015) there is a cable termination containing a hollow ribbed composite insulator filled with an electrically insulating mass and equipped with upper and lower metal flanges, a connecting lug mounted on the upper metal flange, and a base plate on which the bottom flange is attached. The upper metal flange is made dome-shaped with a rounded transition from the bottom of the dome to its crown. Screening rings are fixed on the upper and lower flanges. The top shield ring does not extend beyond the ribs of the composite insulator, while the bottom shield ring protrudes beyond the base plate. In this case, the coupling has a lower flange, which is fixed on the base plate with the help of bolts, under which threaded holes are made in the base plate. Also, the shielding rings of the coupling are made tubular and open.

Недостатком данного технического решения является трудоемкость при изготовлении вышеописанной конструкции, а также возникновение сложностей эксплуатации в процессе использования, которые могут заключаться в утечке или возгорании, или аварии из-за наличия жидкой изоляционной массы.The disadvantage of this technical solution is the complexity in the manufacture of the above-described design, as well as the occurrence of operational difficulties during use, which may be a leak or fire, or an accident due to the presence of a liquid insulating mass.

Патент РФ RU155596 «Соединительная муфта для экранированных силовых кабелей с пластмассовой изоляцией» (опубл. 10.10.2015) описывает соединительную муфту для экранированных силовых кабелей с пластмассовой изоляцией, содержащую механический соединитель; слой термоплавкого материала для выравнивания напряженности электрического поля, охватывающий механический соединитель и примыкающие к его концам участки пластмассовой изоляции соединяемых кабелей; заполнитель пустот, охватывающий полупроводящий экран и пластмассовую изоляцию каждого из соединяемых кабелей для выравнивания напряженности электрического поля; экранированную термоусаживаемую трубку, охватывающую слой термоплавкого материала и перекрывающую концевые участки полупроводящих экранов соединяемых кабелей; средство соединения экрана с металлическими экранами соединяемых кабелей; экран, образованный гибкой металлический лентой, намотанной на указанную термоусаживаемую трубку и выступающие из нее участки соединяемых кабелей; и наружную герметизирующую защитную трубку из термоусаживаемого материала, проходящую вдоль соединяемых кабелей, перекрывая участки их наружной поверхности. Заполнитель пустот выполнен из материала с нелинейной вольт-амперной характеристикой на основе оксида цинка, а экранированная термоусаживаемая трубка содержит дополнительный внутренний слой из эластомерного материала. При этом соединительная муфта характеризуется тем, что заполнитель пустот образован лентой из материала с нелинейной вольт-амперной характеристикой на основе оксида цинка, обернутой вокруг среза полупроводящего экрана. Экранированная термоусаживаемая трубка с дополнительным внутренним слоем из эластомерного материала выполнена посредством экструзии. Средство соединения экрана с металлическими экранами соединяемых кабелей выполнено в виде пружинного хомута. В случае использования данной конструкции (применение ленты с нелинейной вольт-амперной характеристикой) в концевых муфтах не исключает необходимости применения жидкого диэлектрика для заполнения полого изолятора. Также наличие нелинейного материала, хоть и улучшает условия распределения электрического поля, но не дает дополнительных возможностей по диагностике состояния муфты в эксплуатации.RF patent RU155596 "Coupling for screened power cables with plastic insulation" (published on 10.10.2015) describes a coupling for screened power cables with plastic insulation, containing a mechanical connector; a layer of thermofusible material for leveling the electric field strength, covering the mechanical connector and adjacent to its ends areas of plastic insulation of the connected cables; void filler covering the semi-conductive screen and plastic insulation of each of the connected cables to equalize the electric field strength; a shielded heat-shrinkable tube covering a layer of thermofusible material and overlapping the end sections of the semi-conductive screens of the connected cables; means for connecting the screen to the metal screens of the connected cables; a shield formed by a flexible metal tape wound around said heat-shrinkable tube and sections of cables to be connected protruding from it; and an outer sealing protective tube made of heat-shrinkable material, passing along the cables to be connected, blocking sections of their outer surface. The void filler is made of a material with a non-linear current-voltage characteristic based on zinc oxide, and the shielded heat-shrinkable tube contains an additional inner layer of elastomeric material. At the same time, the coupling is characterized in that the void filler is formed by a strip of a material with a non-linear current-voltage characteristic based on zinc oxide, wrapped around a cut of a semi-conductive screen. Shielded heat-shrinkable tube with an additional inner layer of elastomeric material is made by extrusion. The means for connecting the screen to the metal screens of the cables to be connected is made in the form of a spring clamp. In the case of using this design (the use of a tape with a non-linear current-voltage characteristic) in the terminations, it does not exclude the need to use a liquid dielectric to fill the hollow insulator. Also, the presence of a non-linear material, although it improves the conditions for the distribution of the electric field, does not provide additional opportunities for diagnosing the state of the clutch in operation.

Таким образом, на сегодняшний день не известна муфта, в которой регулирование электрического поля происходило бы не только посредством силиконового стресс-конуса, как в традиционных концевых муфтах, но и с помощью емкостных алюминиевых слоев, расположенных в цилиндрическом теле концевой муфты. Традиционные концевые муфты с жидкостным заполнением полого изолятора имеют в своей конструкции газовую подушку, необходимую для компенсации температурных изменений объема жидкого наполнителя. Именно по этой причине концевые муфты подобных конструкций не могут эксплуатироваться в горизонтальном положении.Thus, to date, no coupling is known in which the regulation of the electric field would occur not only by means of a silicone stress cone, as in traditional termination couplings, but also by means of capacitive aluminum layers located in the cylindrical body of the termination coupling. Traditional liquid-filled hollow insulator terminations have a gas cushion in their design, which is necessary to compensate for temperature changes in the volume of the liquid filler. It is for this reason that end couplings of such designs cannot be operated in a horizontal position.

Задачей настоящего изобретения является создание такой конструкции концевой муфты, которая обеспечивала бы улучшение ее эксплуатационных характеристик, а также снижение времени и трудоемкости в процессе установки и обслуживания. The objective of the present invention is to create such a design of the end coupling, which would provide an improvement in its performance, as well as a reduction in time and labor intensity during installation and maintenance.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является расширение функциональных возможностей муфты, заключающееся в обеспечении возможности эксплуатации при любом угле установки без изменения свойств конструкции и контроля состояния остова.The technical result to be achieved by the claimed invention is the expansion of the functionality of the clutch, which consists in providing the possibility of operation at any angle of installation without changing the design properties and monitoring the state of the skeleton.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что концевая муфта согласно предложенному изобретению содержит центральную трубу, установленный на центральной трубе остов с конической проточкой, оребрение на остове, стресс-конус и пружинный узел для фиксации стресс-конуса в конической проточке, обкладки и по меньшей мере один измерительный вывод, причем обкладки выполнены в виде слоев в остове, а по меньшей мере один измерительный вывод соединен по меньшей мере с одной обкладкой. The problem is solved, and the claimed technical result is achieved in that the end sleeve according to the proposed invention contains a central tube, a core with a conical groove mounted on the central tube, ribs on the core, a stress cone and a spring assembly for fixing the stress cone in the conical groove, lining and at least one measuring lead, wherein the plates are made in the form of layers in the core, and at least one measuring lead is connected to at least one plate.

Остов, или изоляционной остов, представляет собой цилиндрическое тело, тем самым концевую муфту можно назвать абсолютно сухой. Специалисту в данной области техники будет понятно, что под сухой муфтой понимается муфта, в конструкции которой не использованы жидкие диэлектрики. Сухая муфта допускает ее эксплуатацию в любом положении, а также позволяет размещать в ней любые элементы, в частности, емкостные обкладки, о которых более подробно будет сказано далее.The core, or insulating core, is a cylindrical body, thus the end sleeve can be called absolutely dry. A person skilled in the art will understand that a dry sleeve is understood to mean a sleeve that does not use liquid dielectrics in its design. A dry coupling allows its operation in any position, and also allows you to place any elements in it, in particular, capacitive plates, which will be discussed in more detail below.

Оребрение может быть выполнено из силиконового материала для обеспечения защиты от атмосферных воздействий и загрязнений. При этом силиконовое оребрение обеспечивает требуемые диэлектрические характеристики всей конструкции, например, разрядное расстояние воздушной части и длину пути утечки по поверхности внешней изоляции.The fins can be made of silicone material to provide protection from weather and pollution. At the same time, silicone finning provides the required dielectric characteristics of the entire structure, for example, the discharge distance of the air part and the length of the creepage distance along the surface of the outer insulation.

Помимо силиконового оребрения коническая муфта также содержит силиконовый стресс-конус, который обеспечивает надежную фиксацию кабеля в концевой муфте с помощью пружинного узла, который поджимает силиконовый стресс-конус к конической поверхности изоляционного остова, а именно к конической проточке.In addition to silicone fins, the conical sleeve also contains a silicone stress cone, which ensures reliable fixation of the cable in the termination using a spring assembly that presses the silicone stress cone against the conical surface of the insulating core, namely, the conical groove.

Обкладки, которые выполняют преимущественно из тонкого проводящего материала, например, алюминия, меди, полупроводящей ткани или любых других, намотаны между слоев диэлектрического материала, которые в свою очередь формируют остов. The plates, which are predominantly made of a thin conductive material, such as aluminum, copper, semiconductive fabric, or any other, are wound between layers of dielectric material, which in turn form a core.

Измерительный вывод, соединенный с одной обкладкой, обеспечивает постоянный электрический контакт с обкладкой, что позволяет контролировать состояние материала остова концевой муфты при испытаниях и в процессе эксплуатации.The measuring lead, connected to one plate, provides constant electrical contact with the plate, which makes it possible to control the state of the end sleeve core material during testing and during operation.

Наличие вышеперечисленных обкладок и измерительного вывода возможно использовать только если остов не является жидким, т.е. когда используется твердотельный остов вместо полого изолятора, который применяется в альтернативных конструкциях концевых муфт с жидкостным заполнением.The presence of the above plates and the measuring lead can only be used if the core is not liquid, i.e. when a solid core is used instead of a hollow insulator, which is used in alternative liquid-filled termination designs.

Решение поставленной задачи и достижение заявленного технического результата также возможны в частных вариантах исполнения заявленной концевой муфты.The solution of the problem and the achievement of the claimed technical result are also possible in private versions of the claimed end coupling.

Так, обкладки выполнены из проводящего материала. Остов выполнен из диэлектрического материала, преимущественно из тонкого материала, например, бумаги, синтетического полотна, сетки и др., путем намотки на центральную трубу. Остов может быть пропитан эпоксидным компаундом с последующим отверждением. So, the plates are made of conductive material. The core is made of a dielectric material, preferably of a thin material, such as paper, synthetic fabric, mesh, etc., by winding on the central tube. The core can be impregnated with an epoxy compound and cured.

Далее изобретение подробно поясняется со ссылками на фигуру, на которой приведен общий вид возможного варианта исполнения концевой муфты. Further, the invention is explained in detail with reference to the figure, which shows a general view of a possible embodiment of the end sleeve.

Заявленная концевая муфта содержит центральную трубу 1, которую выполняют преимущественно из металла. На центральную трубу 1 устанавливают остов 2 из диэлектрического материала. Для этого, в частности, на центральную трубу 1 наматывают диэлектрический материал, например, бумагу, синтетическое полотно, сетку и др., тем самым формируя остов 2, который представляет собой цилиндрическое тело. Благодаря диэлектрическому материалу остов 2 также можно называть изоляционным остовом 2. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что диэлектрический материал обладает изоляционными свойствами и поэтому термин «изоляционный» в сочетании с термином «остов» уместен. Остов 2 может подвергаться пропитке составом эпоксидного компаунда с последующим отверждением.The claimed end sleeve contains a Central pipe 1, which is made mainly of metal. A core 2 of a dielectric material is installed on the central pipe 1. To do this, in particular, a dielectric material, such as paper, synthetic fabric, mesh, etc., is wound around the central tube 1, thereby forming a core 2, which is a cylindrical body. Due to the dielectric material, core 2 can also be referred to as insulating core 2. It will be apparent to a person skilled in the art that the dielectric material has insulating properties and therefore the term "insulating" in combination with the term "core" is appropriate. The core 2 can be impregnated with an epoxy compound followed by curing.

В нижней части остова 2 выполнена коническая проточка 3. На остов 2 нанесено оребрение 4, выполненное преимущественно из силикона и предназначенное для защиты от атмосферных воздействий, загрязнений. Силиконовое оребрение 4 обеспечивает требуемые диэлектрические характеристики всей концевой муфты, такие как разрядное состояние воздушной части и длина пути утечки по поверхности внешней изоляции. A conical groove 3 is made in the lower part of the core 2. Fins 4 are applied to the core 2, made mainly of silicone and designed to protect against atmospheric influences and pollution. Silicone finning 4 provides the required dielectric characteristics of the entire end sleeve, such as the discharge state of the air part and the length of the creepage path along the surface of the outer insulation.

Стресс-конус 5 устанавливается в коническую проточку 3 и выполняется из силиконового материала. Стресс-конус 5 предназначен для регулирования электрического поля вблизи экрана высоковольтного кабеля. Stress cone 5 is installed in conical groove 3 and is made of silicone material. Stress cone 5 is designed to regulate the electric field near the high-voltage cable screen.

Конструкция концевой муфты имеет пружинный узел 6, который поджимает стресс-конус 5 к конической проточке 3, тем самым создавая необходимое усилие, которое обеспечивает надежное механическое соединение кабеля и концевой муфты, что в свою очередь обеспечивает надежную работу всей концевой муфты при номинальных режимах работы и при возникновении перенапряжений. The design of the end sleeve has a spring assembly 6, which presses the stress cone 5 to the conical groove 3, thereby creating the necessary force that ensures a reliable mechanical connection of the cable and the end sleeve, which in turn ensures reliable operation of the entire end sleeve under nominal operating conditions and when overvoltages occur.

При намотке на центральную трубу 1 диэлектрического материала, а по сути остова 2, между слоев диэлектрического материала заложены обкладки 7, или емкостные обкладки, выполненные в виде слоев из проводящего материала, например, алюминия, или меди, или полупроводящей ткани, или любого другого материала, обеспечивающего проводимость. Специалисту в данной области техники будет понятно, что количество, длина и расположение обкладок 7 определяются посредством расчета электростатического поля. Так, например, обкладки 7, выполненные из алюминия, образуют эквипотенциали и формируют требуемую конфигурацию электрического поля с заданными напряженностями в различных рабочих режимах. Концы обкладок 7 расположены таким образом, чтобы повторять форму конической проточки 3.When winding a dielectric material on the central pipe 1, and in fact the core 2, plates 7, or capacitive plates, are laid between the layers of the dielectric material, made in the form of layers of a conductive material, for example, aluminum, or copper, or a semi-conductive fabric, or any other material providing conductivity. A person skilled in the art will understand that the number, length and location of the plates 7 are determined by calculating the electrostatic field. For example, plates 7 made of aluminum form equipotentials and form the required configuration of the electric field with given strengths in various operating modes. The ends of the plates 7 are located in such a way as to repeat the shape of the conical groove 3.

Измерительный вывод 8 имеет постоянный электрический контакт только с одной обкладкой 7. Измерительный вывод 8 позволяет контролировать состояние концевой муфты при испытаниях и эксплуатации концевой муфты. Специалисту будет понятно, что возможно использование нескольких измерительных проводов 8, каждый из которых соединяется со своей обкладкой 7.Measuring output 8 has constant electrical contact with only one plate 7. Measuring output 8 allows you to control the state of the end sleeve during testing and operation of the end sleeve. It will be clear to the specialist that it is possible to use several measuring wires 8, each of which is connected to its own lining 7.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает уникальность конструкции концевой муфты, которая может эксплуатироваться при любом угле установки за счет того, что в конструкции концевой муфты отсутствует полый корпус с размещенным в нем жидким изолятором, а его функцию выполняет остов. При этом остов не имеет пустот, и тем самым в предлагаемой конструкции отсутствует необходимость какого-либо заполнения концевой муфты жидкими диэлектриками. Кроме того, использование твердотельного остова позволяет разместить в нем обкладки, которые не только формируют требуемое электрическое поле внутри остова, но и позволяют контролировать состояние материала остова посредством соединенного к одной из обкладок измерительного вывода. Также ввиду того, что в предлагаемой конструкции кабель не проходит через всю воздушную часть концевой муфты, а подсоединяется к нижней ее части, монтаж концевой муфты сильно упрощается, равно как и снижается трудоемкость монтажных работ.Thus, the present invention provides the unique design of the end sleeve, which can be operated at any installation angle due to the fact that the design of the end sleeve does not have a hollow body with a liquid insulator placed in it, and its function is performed by the core. In this case, the core has no voids, and thus, in the proposed design, there is no need for any filling of the end sleeve with liquid dielectrics. In addition, the use of a solid-state core allows you to place plates in it, which not only form the required electric field inside the core, but also allow you to control the state of the core material by means of a measuring output connected to one of the plates. Also, due to the fact that in the proposed design the cable does not pass through the entire air part of the end sleeve, but is connected to its lower part, the installation of the end sleeve is greatly simplified, as well as the laboriousness of installation work is reduced.

Claims

1. An end sleeve containing a central pipe, a core with a conical groove mounted on the central pipe, ribs on the core, a stress cone and a spring assembly for fixing the stress cone in the conical groove, characterized in that it also contains linings and at least one measuring conclusion, and

the facings are made in the form of layers in the core, and

at least one measuring lead is connected to at least one plate.

2. End sleeve according to claim 1, in which the plates are made of a conductive material.

3. End sleeve according to claim. 1, in which the core is made of a dielectric material by winding.

4. The end sleeve according to claim 3, in which the core is impregnated with an epoxy compound, followed by curing.